Характеристики, свойства, применение и аналоги стали марки 30хгса

Сталь 30ХГСА – это конструкционная среднелегированная сталь, которая была разработана в начале 40-х годов XX века в СССР для использования в авиастроительных целях. В настоящее время эта марка стали успешно используется во многих отраслях промышленности и в машиностроении.

Сталь 30ХГСА поставляется на предприятия в виде труб, полос, листов, серебрянки, кованных заготовок, шлифованного и калиброванного прутка. Эта разновидность стали имеет второе название — хромансиль, полученное при сочетании наименований основных добавок, входящих в состав сплава.

Характеристики

Твердость

Твердость стали 30ХГСА определяется по трем показателям:

1. По шкале Роквелла — 45–50 единиц.
2. По Бринеллю — HB 10^-1 = 229 МПа.
3. В состоянии плавки — HB 10^-1 = 217 МПа.

Плотность

Сталь 30ХГСА имеет довольно высокую плотность — 7 850 кг/м³.

Маркировка

Маркировка стали 30ХГСА указывает на то, что материал не относится к категории коррозионностойких. Поэтому под влиянием воды на поверхности стали возможно образование ржавчины. Для предотвращения развития коррозионных процессов изделия из стали 30ХГСА покрывают гальваническими соединениями на основе хрома и цинка, используя метод электролиза.

При помощи марки стали также можно узнать способ раскисления металла. У этого вида стали специальные обозначения отсутствуют. Поэтому ее относят к спокойному виду. При этом способе раскисления кислород удален из сплава полностью.

Химический состав

Сталь 30ХГСА состоит из семи веществ:

1. Железо (Fe) — 96,0 %. В чистом виде железо имеет очень низкую прочность, но в сочетании с углеродом можно получить очень прочный сплав.
2. Углерод (C) —0,28–0,34 %. Углерод позволяет повысить прочность и твердость стали, а также снизить ее пластичность и свариваемость.
3. Хром (Cr) — 0,8–1,1 %. Этот элемент повышает жаропрочность стали и ее закаливаемость, а также уберегает материал от абразивного износа.
4. Марганец (Mn) — 0,8-1,1 %. При помощи марганца из стального сплава удаляются вредные примеси серы. Кроме того, элемент увеличивает пластичность и свариваемость стали, а также снижает риск образования трещин во время термообработки.
5. Кремний (Si) — 1,0 %. Он является сильным раскислителем, благодаря чему повышается пластичность стали и не снижается ее прочность.
6. Медь (Cu) и никель (Ni) — 0,03 %. Содержание этих веществ в сплаве мало. Поэтому они не оказывают значительного влияния на характеристики стали.
7. Сера (S) и фосфор (P) — 0,025 %. Эти вещества имеют большие размеры молекул. Поэтому встраиваясь в кристаллическую сетку стали эти соединения снижают устойчивость сплава и снижают его прочность.

Предел прочности

Сталь 30ХГСА отличается повышенным значением прочности и высокой устойчивостью к ударным нагрузкам.

Предел текучести

Предел текучести у стали довольно высок. Он равен 820 МПа.

Ударная вязкость

Ударная вязкость стали 30ХГСА составляет 127 КДж\м².

Температура эксплуатации

Механические свойства стали не изменяются при температуре до 400 ºС. В этом температурном диапазоне материал сохраняет все свои характеристики и может использоваться без потери качества.

Эксплуатация стали 30ХГСА при более высокой температуре не производится. Так как материал становится более пластичным и теряет свою твердость.

Механические свойства

Сталь 30ХГСА имеет высокие пластичные свойства (относительное удлинение 11 % и сужение 50 %) и повышенный предел выносливости (до 490 МПа).

Отпускная хрупкость

Сталь 30ХГСА склонна к отпускной хрупкости и проявляет свойства флокеночувствительного материала.

Свариваемость

Сталь 30ХГСА относится ко второй группе свариваемости. Для сварки этого материала необходим прогрев стали до 250 ºС. Нагрев до такой температуры необходим для снижения риска образования трещин. При соблюдении указанного температурного режима сварные швы будут способны выдерживать нагрузку в пределах 300–490 МПа.

Для сварки данной марки стали доступны четыре технологии:

• ручная дуговая сварка;
• автоматическая дуговая сварка;
• аргонодуговая сварка под флюсом и газовой защитой;
• электрошлаковая сварка.

Группа

Сталь 30ХГСА относится к группе конструкционных среднелегированных сталей.

ГОСТ

Химический состав, технические и эксплуатационные характеристики стали 30ХГСА регламентируются положениями межгосударственного стандарта ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия.

Цена в 2021 году

На рынке вторичного металла стоимость одного килограмма стального лома 30ХГСА составляет 40–50 рублей.

Расшифровка маркировки

Каждая цифра и буква в маркировке стали 30ХГСА расшифровывается следующим образом:

• 30 — указывает на содержание в сплаве 0,3 % углерода.
• Х — обозначение наличия хрома в стали.
• Г — указывает на содержание марганца в сплаве.
• С — обозначение кремния в составе стали.
• А — это обозначение используется в маркировке высококачественной улучшенной стали, которая прошла закалку при температуре 870 ºС и высокий отпуск закалочного напряжения при нагреве материала до 540–560 ºС. Такая обработка позволила стали получить высокие механические характеристики и увеличить свойства упругости.

Где применяется: основные области применения

Сталь 30ХГСА широко используется в разных отраслях промышленности:

• Авиастроение. Сталь применяется для изготовления расходных деталей самолетов, таких как фланцы, валы и т. п.
• Машиностроение. Стальной сплав используется для производства изделий, которые эксплуатируются в условиях переменных нагрузок (валы, оси, зубчатые колеса и передачи, лопатки компрессорных машин, шпиндели, валы, толкатели и т.д.) и условиях сильного износа (рычаги, толкатели).
• Строительство. Из стали производят анкерные болты, гайки, шпильки и другие крепежи, на которые воздействует знакопеременный изгиб.
  Также из стали 30ХГСА производят крепежные детали для строительных работ, которые можно использовать при низких температурах.

Свойства

Технологические

Сталь 30ХГСА характеризуется высокой устойчивостью к переменным нагрузкам. Благодаря этому предел выносливости материала может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды.

Материал может применяться при ковке или штамповке благодаря особой термообработке, которая проводится для повышения твердости и снижения хрупкости стали. Ковка материала осуществляется при температуре 1240 °С на начальном этапе и 800 °С на конечном. Охлаждение заготовок с сечением до 50 мм можно производить на воздухе. При большем сечении (от 51 до 100 мм) охлаждение стали производится в ящиках.

Высокие показатели упругости стали позволяют проводить обработку заготовок резанием. В горячекатанном состоянии при твердости в диапазоне HB 10^-1 = 207–217 МПа коэффициент относительной обрабатываемости стали (K_v) будет составлять 0,75 (для быстрорежущей стали) или 0,85 (для твердого сплава). Эти параметры позволяют использовать заготовки поставляются для зенкерования, фрезерования или точения.

Физические

• Сталь 30ХГСА отличается от других марок наличием характерного зеленого оттенка сплава.
• Теплопроводность материала зависимости от значения температуры. Она находится в пределах 30–38 Вт\м·K.
• Электросопротивление стали составляет 210 мкОм·м.
• Коэффициент линейного расширения в среднем равен 12,2 · 10^-6 град^-1.
• Температура плавления стали 30ХГСА равна 1500 °С.

Какие есть аналоги?

Отечественные

Согласно нормативной документации сталь 30ХГСА можно заменить одним из пяти отечественных аналогов:

• 40ХФА;
• 35ХМ;
• 40ХН;
• 25ХГСА;
• 35ХГСА.

Зарубежные

На зарубежном рынке также представлено четыре аналога для замены стали марки 30ХГСА:

• 30HGS, 30HGSA (Польша);
• 30ChGSA (Болгария);
• 14331 (Чехия).

Сталь 30ХГСА — это среднелегированная конструкционная сталь, которая имеет высокую прочность и при этом отличается достаточной пластичностью. Такие свойства позволили использовать материал для производства конструкций особо ответственного назначения, которые используются в различных отраслях промышленности, в машино- и авиастроении.